第10章无线自组网的路由协议
授课人授课人：：李永忠
无线自组网路由协议
路由概述(OSI参考模型)
网络层定义网络操作系统通信用的协议
为信息确定地址
将逻辑地址和名字翻译成物理地址
路由器的功能在网络层实现
将多个子网连接在一起
数据分组以最佳路径通过通信子网到达目的节点
无线自组网路由协议
自组网协议面临的问题和挑战 网络的自组性
动态变化的网络拓扑结构
有限的无线传输带宽
单向信道的存在
分布式的控制网络
有限的网络安全
生存时间较短
无线自组网路由协议
自组网路由协议的功能 监控网络拓扑结构的变化
交换路由信息
确定目的节点的位置
产生、维护以及取消路由
选择路由并转发数据
无线自组网路由协议
自组网对路由协议的要求
收敛迅速(及时获得有效路由)
提供无环路由(因动态变化易产生路由环路) 避免无穷计算
对终端性能无过高要求( 因可用资源有限) 支持单向信道
尽量简单实用(有利于提高可靠性减少开销)
无线自组网路由协议
自组网路由协议的设计
自组网的网络拓扑结构较为固定
采用常规的路由协议基本可以解决自组网路由协
议
自组网的拓扑结构变化极为剧烈
除了采用泛洪(Flooding)协议外没有任何协议可
以适应变化速度
无线自组网路由协议 泛洪协议
源
目的
无线自组网路由协议
自组网路由协议三种设计思路
通过修改现有的常规路由协议以适应在自组
网环境工作，采用“时间驱动“，”事件驱动”
基于按需路由发现的路由原则，节点是在发现没有去往目的节点的路由的时候按需发起
路由请求
基于QoS路由，选择一条最有可能满足用户
QoS的路由
无线自组网路由协议 自组网路由协议的分类
无线自组网路由协议
主动路由
“周期性的路由分组广播，交换路由信息，
每个节点维护所有节点路由。”
只要到目的节点的路由存在，所需的时延最小
花费开销较大
尽可能使路由更新仅随拓扑结构的变化
路由协议可能始终处于不收敛的状态
DSDV、WRP、STARA、FSR等
无线自组网路由协议
按需路由
按发送数据分组的需求按需进行路由发现，按需建立拓扑结构及路由表。
无周期性路由信息广播，节省网络资源
发送数据分组时，如果没有到目的节点的路由，需要进行路由发现
数据分组因路由发现过程而被时延
AODV、DSR、TORA等
无线自组网路由协议
平面结构
“网络逻辑视图为平面结构，移动节点地位
平等，功能相等协作完成节点通信”
无特殊节点
网络中业务流平均分散
路由协议健壮性好
不需要进行节点移动性管理
可扩展性差，限制了网络的规模
无线自组网路由协议
分层路由
“按不同的分群算法分成层（或群），网络逻辑视图为层次性的，按信道编码，协同关系，地理位置分
层”
网络由多个群组成，扩展性好
适合大规模的自组网环境
群首节点的可靠性和稳定性对全网性能影响较大
节点在不同群之间的漫游所进行的移动管理要产生
一定的开销
无线自组网路由协议
协议性能比较
定性比较
好的自组网路由协议应满足如下特性要求： 分布式运行方式
提供无环路路由
按需进行协议操作
安全性
提供设备“睡眠”操作特性
对单向信道的支持
无线自组网路由协议
协议性能比较
定量比较
按指标分析比较：
端到端的平均延时
分组的平均递交率
路由协议开销
路由请求时间
无线自组网路由协议
路由协议研究的发展趋势 Qos(Quality of Service)路由
路由安全性
路由协议的可扩展性
路由协议的节能
自组网互联
支持单向信道
定位辅助
无线自组网路由协议
主动路由协议
又称为表驱动路由协议、先应式路由协议
路由发现策略类似于传统的路由协议
每一个节点周期性地向其他节点发送最新的路由信息
每一个节点都要保存一个或多个路由表来存储路由信息
拓扑发生变化时，节点在全网内广播路由更新信息
无线自组网路由协议
主动路由协议的特点
不管有无通信需求，都要进行路由信息交换 每个节点都要维护一张到其它节点的相对稳定的最新路由表
通过全网广播路由更新信息来反映网络拓扑结构的变化，交换并更新路由信息
不同路由协议只是所需要的路由表的种类、数量及更新路由信息的方法不同
无线自组网路由协议
FSR协议
鱼眼状态路由(FSR, Fisheye State Routing)协
议
California大学Los Angeles分校的无线自适应
移动实验室（WAM，Wirless Adaptive
Mobility Laboratory）开发
简单、有效的链路状态(LS,Link State)类型的主动路由协议
无线自组网路由协议
FSR协议的思想
FSR仅在邻居节点间交换完整的链路状态信
息，而不再全网广播
链路状态通过从邻居节点接收信息来进行更新
链路信息的交换是周期性的而不靠事件触发 避免了在不可靠的无线环境中因链路中断引起的链路状态更新
基于信道传播模型的车载网V2X通信协议研究随着汽车工业及人工智能的加速发展,汽车在给人们生活带来方便与快捷的同时,也带来一些交通拥堵的问题。车载自组网(Vehicles Ad-Hoc Networks,VANETs)的相关技术作为智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)的最重要的部分,受到国内外研究者广泛关注。 VANETs主要任务是实现车辆与车辆之间(Vehicles to Vehicles,V2V)以及车辆与道路设施之间(Vehicles to Road Side Units,V2R)的信息交换。通过频繁的信息的交互,为实现道路上的无人驾驶提出了可靠的技术保障。 因此,在复杂的城市环境下设计性能良好的VANETs路由协议是本文的研究的核心问题。针对复杂多变的城市场景,本文提出一种改进的Nakagami-m信道传播模型来模拟环境的变化,将信息传输方式分为视距(Line of Sight,LOS)和非视距(Not Line of Sight,NLOS)两种传输方式。 在构建的城市信道模型的基础上,本文提出一种基于Nakagami-m中断概率的V2X通信协议(V2X Communication protocol based on Nakagami-m Outage Probability,VCNOP),其主要的工作优势有以下三点:(1)采用动态信标机制来进行车辆间信息的交互,其动态信标周期的大小与车辆的速度和车辆所在道路的密度两个因素有关,该机制有效的减少广播风暴的发生。(2)考虑基于路边基础单元(Road Side Units,RSU)辅助的路径选择机制,在传递信息时优先考虑RSU作为中继节点,借助RSU来提高车辆传递信息的准确性和实时性。 (3)在选择中继节点时考虑车辆与邻居节点的信道中断概率,相对速度,归一化的距离这三个因素,使用层次分析法来计算这三个影响因素的权重值,进而提高选出最优下一跳的概率。在仿真过程中,使用SUMO软件处理选择的真实场景的
无线自组织网络路由协议概述 作者：唐敏赵贵 摘要：移动自组网由一组带有无线收发装置的移动节点组成，用来为远程操作、战场和地震或者洪水救援等紧急通信和易变的移动通信提供服务。由于移动自组网与有线网的区别，使得为移动自组网设计一个合适的分布式路由协议具有一定程度上的难度。本文主要是介绍了DSR和ADOV协议以及与有线网络中DV路由协议的区别。 关键词：无线自组网、DSR、ADOV 无线自组织网络即MANET(Mobile Ad Hoc Network)，是一种不同于传统无线通信网络的技术。传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。目前，国内外有大量研究人员进行此项目研究。 无线自组织网络(mobile ad-hoc network)是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。 由于Adhoc网络具有节点节电、减少带宽消耗、拓扑快速变化、适应单向信道环境等多方面的要求，使得现有的IP路由协议，如RIP（选路信息协议）和OSPF（开放最短路径优先协议）等不能满足要求，Adhoc网络路由协议的设计具有很大难度。IETF的MANET工作组重点研究无线Adhoc中的路由协议。主要有如下几种草案： 1.AODV（AdhoconDemandDistmceVectorRouting）Adhoc网络的距离矢量路由算法。 2.TORA（TemporallyOrderedRoutingAlgorithm）临时顺序路由算法。 3.DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。 4.OLSR（OptimizedLinkStateRoutingProtocol）优化的链路状态路由协议。 5.TBRPF（TopologyBroadcastBasedonReversePathForwarding）基于拓扑广播的反向路径转发。 6.FSR（FisheyeStateRoutingProtocol）鱼眼状态路由协议。 7.IERP（theInterzoneRoutingProtocol）区域间路由协议。 8.IARP（theIntrazoneRoutingProtocol）区域内路由协议。 9.DSDV（DestinationSequencedDistanceVector）目标序列距离路由矢量算法。 下面我将重点就DSR和AODV两种协议进行介绍。 (一)．DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。
移动自组网中避洞路由协议 移动自组网(Mobile Ad-hoc NETworks,MANETs)是一种没有基础设施支持的无线网络,具有多跳、无中心、自组织、可移动等特点,使得移动自组网组网方便、快捷,不受时间和空间限制,可应用于紧急救援、战场、探险、远距离或危险环境中的目标监控等场合,因而具有很广阔的应用前景。路由技术是移动自组网中的关键技术,也是影响网络整体性能的最主要的因素之一。由于节点的移动性,造成网络拓扑结构始终处于不稳定状态,使得在移动自组网中经常出现一片一片的无节点区域也就是所谓的洞。本文将在基于洞影子路由协议的基础上,对大规模移动自组网中的避洞的路由协议进行研究。本论文提出了一种基于洞椭圆化的避洞路由协议(HRR),其基本思想是在洞边界的节点首先利用右手规则绕洞转一圈,收集洞边界节点的信息,进而把洞规则化为一个椭圆,然后再把洞的信息向外广播,这样就可以解决洞经常引起的局部最优化问题。该协议与GPSR相比较也缩短了路径长度,降低了路由延迟。本论文还提出了一种基于锚点的避洞路由协议(GAR),该协议首先利用锚点发现算法进行锚点的发现,然后利用锚点路由算法建立任意相邻锚点之间的路径,进而可以直接利用贪婪算法进行数据转发,从而进一步在HRR算法的基础上缩短了路径。通过对上述的路由协议进行模拟仿真,结果表明,本文所提出的HRR路由协议和GAR能较好地解决局部最优化问题,在大规模的网络环境下,也能够取得良好的性能。 同主题文章 [1]. 于翔. 蔓延的网格' [J]. 微电脑世界. 2002.(19) [2]. 龚强. 关于网格特征的研究' [J]. 信息技术. 2004.(10) [3]. 曹仲霖. 悄然到来的网格浪潮' [J]. 互联网周刊. 2002.(04) [4]. 欣. 网格棋局' [J]. 软件世界. 2004.(02) [5]. 任浩. 规避网格泡沫' [J]. 信息系统工程. 2004.(01) [6]. 丁甲. 谁在旁观网格' [J]. 信息系统工程. 2004.(09) [7]. 刘玉昕,马小雨. 网格——信息技术的下一个浪潮' [J]. 郑州经济管理干部学院学报. 2004.(04) [8]. 网格' [J]. 科技广场. 2002.(05)
2012-11-07 14:33 183人阅读评论(0) 收藏举报 与单跳的无线网络不同，自组网节点之间需通过多跳数据转发机制进行数据交换，每个节点都可能充当其它节点的路由器。无线信道质量的不规则变化，节点的移动、加入和退出等均会引起网络拓扑结构的动态变化。自组网路由协议的作用就是在这种环境中，监控网络拓扑结构的变更，交换路由信息，定位目的节点位置，产生、维护和选择路由，提供网络的连通性。路由协议是移动节点互相通信的基础。 常规的路由协议，如路由信息协议（RIP）[29]和开放式最短路径互连（OSPF）[30]是为有线网络而设计的，它们的拓扑结构相对固定，不会出现大的网络结构变化。自组网结构则是动态变化的，若仍使用常规路由协议，则将会在路由发现和维护上付出很大的代价，而全网路由也可能始终处于不收敛状态。除此之外，自组网不能采用常规路由协议还包含如下几种方面的原因： （1）自组网中主机间的无线信道可能是单向的； （2）若仍使用常规路由，则无线信道的广播特性将产生许多冗余链路； （3）常规路由协议路由信息的周期性广播更新报文会消耗大量的网络带宽。由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。此外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、 噪音干扰、信道间干扰等多种因素，节点可得到的实际带宽是远远小于理论上的最大带宽值； （4）无线移动终端的局限性。移动终端在带来移动性、灵巧、轻便等好处的同时，其固有的特性，例如采用电池一类可耗尽能源提供电源，内存较小，CPU性能较低等要求路由算法简单有效，实现的程序代 码短小精悍，需要考虑如何节省能源等。而常规路由协议通常基于高性能路由器作为运行的硬件平台，没有上述的限制。 由于自组网路由协议对自组网的重要性，它便成了研究的一个热点。到目前为止，已经有相当多的标准和草案推出。当前提出的自组网路由协议可依两种标准进行分类，一是以触发时机进行分类，一是以网络拓扑结构进行分类。 2.1依据触发时机分类 根据路由触发原理，目前的路由协议可分为三类： 1）基于路由表驱动（Table Driven）的路由协议 2）按需驱动（On-Demand Driven）的路由协议
车载通信系统 1 Frontier topics 2 Typical problems 3 Related algorithms or protocols
车载自组网 ?出现的背景： 道路交通事故成为全球性公共安全问题，交通事故因其极强的“杀伤力”成为世界“头号杀手”，在2003年ITU-T的汽车通信标准化会议上，各国专家正式提出车载网络VANET(vehicle ad hoc networks)车载自组网是专门为车辆间通信而设计的自助式网络。
VENET 网络 特点： 具有ad hoc的基本特点：无中心和自组织性，动态的拓扑网络，多跳路由，无线传播，移动终端便携，安全性差 具有自身的特点： 1 节点高速移动，拓扑结构变化快，路径寿命短 2 节点移动具有一定的规律性 3 无线信道质量不稳定，受到多种因素的影响 4 GPS和电子地图相结合，利用路径规划功能，使路由策略的实现变得更为简单
车载网络通信系统结构： 车间通信（IVC iner vehicle communication ）车与车通信系统（V2V,vehicle-to-vehicle communication） 车与路边基础设施通信系统（V2I vehicle -to-infrastucture communication ）
?V2V 通信使车辆能够通过多跳的方式进行自动互联，起到车辆运行的安全和疏导交通流量的作用。 ?V2I 通过路灯、加油站等作为接入点的网关，连接到其他固定或移动通信网络上，如根据车辆运行情况在交叉路口调度信号灯，路边加油站及服务区向车辆提供服务等，应用开展有赖于路边设施，投资比较大
湖南城市学院本科毕业设计（论文）诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业设计（论文）作者签名： 二○一○年五月二十日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (2) Key words (2) 1 绪论 (3) 1.1 课题研究的背景 (3) 1.2 国内外研究现状 (3) 1.3 本课题研的研究内容和方法 (4) 2 无线自组网 (4) 2.1 无线自组网的产生和发展 (4) 2.2 无线自组网的特征 (5) 2.3 无线自组网应用领域 (5) 2.4 无线自组网体系结构 (6) 3 网络模拟器NS2 (7) 3.1 NS2简介 (7) 3.2 NS2组成部分 (9) 3.3 NS2模拟基本流程 (10) 4 无线自组网路由协议 (11) 4.1 无线自组网与传统移动通信网络的区别 (11) 4.2 无线自组网路由协议分类 (11) 4.3 几种典型的无线自组网路由协议 (12) 4.3.1 目的序列距离矢量路由协议DSDV (12) 4.3.2 按需平面距离矢量路由协议AODV (12) 4.3.3 动态源路由协议DSR (13) 4.3.4 临时排序路由算法TORA (13) 4.4 路由协议性能评标准 (14)
5 无线自组网路由协议的仿真 (14) 5.1 移动节点 (14) 5.1.1 移动节点的结构 (15) 5.1.2 移动节点的创建 (15) 5.1.3 移动节点的运动 (16) 5.2 无线自组网路由模拟的实现 (17) 5.2.1 无线自组网路由协议场景的构建 (17) 5.2.2 TCP代理的创建和设置 (17) 5.2.3 仿真参数的设置 (17) 5.3 仿真结果分析 (18) 5.3.1 动画演示工具nam (18) 5.3.2 无线Trace文件格式 (19) 5.3.3 数据分析工具gawk (20) 5.3.4 绘图工具gnuplot (20) 5.3.5 仿真结果分析 (21) 结论 (25) 参考文献 (27) 致谢 (29)